CN108582714A - 一种钢丝脉络塑料复合管及其制备方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种钢丝脉络塑料复合管，包括内管壁和外管壁，内管壁和外管壁之间设置空腔，内管壁为一体式管壁，内管壁嵌入第一钢丝，内管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区，外管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区，第一啮合区和第二啮合区各有上下两层塑料板带，第二啮合区两层塑料板带间嵌入第二钢丝。本发明制作所述复合管的设备能将复合管一道工序完成，生产效率比现有技术提高一倍以上，并且有易于操作的优点，同时设备使用寿命长，维修简单等。
Description
技术领域
本发明涉及管道，是一种钢丝脉络塑料复合管及其制备方法和设备。
背景技术
用于埋在地下的排水管，要求有相适应的环刚度，因此，通常利用钢带增强聚乙烯排水管的环刚度。例如：比较常用的聚乙烯波纹管、双平壁塑钢复合缠绕管及塑钢结构壁缠绕管等。但是，这些管材虽各有优点，其不足也较为明显：由于钢带的拉伸强度和弹性模量有限，需要使用较多的钢带才能达到要求，产品成本较高，特别是大口径管材还需要使用较厚的钢带增加管体的环刚度。并且，这些管材的生产工序是不连续的，生产效率低，污染环境等。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢丝脉络塑料复合管及其制备方法和设备，它能解决现有技术的不足。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种钢丝脉络塑料复合管，包括内管壁和外管壁，内管壁和外管壁之间设置空腔，内管壁为一体式管壁，内管壁嵌入第一钢丝，内管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区，外管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区，第一啮合区和第二啮合区各有上下两层塑料板带，第二啮合区两层塑料板带间嵌入第二钢丝。
所述的第一钢丝为8-12条，均匀分布在内管壁，第二钢丝为2-6条，均布在啮合区，第一钢丝和第二钢丝均采用碳素弹簧钢丝制作。
所述的第一钢丝和第二钢丝均为镀铜钢丝，第一钢丝和第二钢丝表面覆一薄层聚乙烯胶。
一种钢丝脉络塑料复合管的制备方法，包括下述步骤：
①制备板带挤出机、胶挤出机和管材成型机备用；
②制备第一钢丝分布板和第二钢丝分布板，第一钢丝分布板上分布8-12条钢丝，第二钢丝分布板上分布2-6条钢丝；
③将板带挤出机安装在水平工作台或地面的首端，胶挤出机安装在板带挤出机的长度方向一侧，胶挤出机的出胶口高于板带挤出机的出胶口，管材成型机安装在胶挤出机的长度方向末端；第一钢丝分布板安装在板带挤出机的上方，使8-12条第一钢丝同时进入板带挤出机的模具内，第二钢丝分布板安装在胶挤出机上方，将第二钢丝板上的第二钢丝拉至胶挤出机的出胶口处；
④将第一钢丝分布板的数条第一钢丝拉至模具的进料口内，板带挤出机挤出板带的同时，将8-12条第一钢丝同时挤入板带内形成塑钢板带，数条第一钢丝在塑钢板带的宽度内均匀分布；
⑤塑钢板带前行至管材成型机，被管材成型机上的塑钢板带缠绕轮螺旋卷成管材的第一圈；
⑥管材的后一圈与前一圈间设置两段啮合区，将啮合区塑料板带表面加热至140℃-150℃；
⑦同时对覆盖在第二钢丝表面的聚乙烯胶加热至140℃--150℃；
⑧胶挤出机设置第一出胶口和第二出胶口，第一出胶口位于第二出胶口上方，第一出胶口挤出的胶覆在第二钢丝上和第二啮合区的两塑料板带之间，第二出胶口挤出的胶覆在第一啮合区的两塑料板带之间；
⑨塑钢板带前行至管材成型机处，胶挤出机的两个出胶口同时挤出胶，管材成型机转动带动塑钢板带螺旋缠绕将第二钢丝进入第二啮合区，形成有内管壁和外管壁的管材，管材内管壁和外管壁之间设置空腔，内管壁嵌入第一钢丝，内管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区，外管壁设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区，第一啮合区和第二啮合区各有上下两层塑料板带，第二啮合区两层塑料板带间嵌入第二钢丝。
所述模具分为上下两部分结构，模具上下两部分结构之间设置流道，流道呈弯曲状，流道弯曲状下端与模具下部连接相通，模具下部结构的水平方向中心线与板带挤出机出料口的水平方向中心线是同一中心线，流道弯曲状的上端与模具上端连接相通，流道弯曲向上，流道弯曲向上的中心线与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。
所述的脉络塑料复合管内壁里的第一钢丝为8条，外壁啮合区内的第二钢丝为4条。
一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，包括板带挤出机及管材成型机，板带挤出机出料口安装模具，模具出料口的长度方向一侧安装胶挤出机，胶挤出机的出胶口长度方向安装管材成型机，板带挤出机上方安装第一钢丝分布板，胶挤出机上方安装第二钢丝分布板，第一钢丝分布板上的第一钢丝进入模具内，第二钢丝分布板上的第二钢丝进入塑钢板带形成的管材外壁的啮合区内。
所述的模具内设置流道，流道呈弯曲状，流道弯曲状下端与模具下部连接相通，流道弯曲状的上端与模具上部连接相通。
所述的流道弯曲向上的方向与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。
所述胶挤出机的出胶口设置第一出胶口和第二出胶口，第一出胶口位于第二出胶口上方，第一出胶口出胶方向与胶挤出机的出胶口的水平方向形成第二夹角，第二夹角a2为15° -35°
本发明的优点在于：采用弹簧钢丝替代钢带制作的钢丝脉络塑料复合管使弹簧钢丝在管壁内呈立体分布，即分为内层钢丝和外层钢丝。制作工艺为第一钢丝直接埋在一次挤出成型的内管壁中，第二钢丝在螺旋缠绕的过程中加入外管壁。采用这种生产工艺是因为内壁第一钢丝和外壁第二钢丝均为冷拔碳素弹簧钢丝，断裂伸长率几乎为零，若同时加入塑钢板带中，则塑钢板带将尺寸固定，无法弯曲缠绕，不能形成管材。若强性缠绕，将会把外壁钢丝拉断，现在分期加入缠绕，则避免了这种弊病。由于弹簧钢丝有内层和外层之分，因此，能够以更优的结构实现最节省材料的情况下大幅度增加管体的环刚度，特别是大幅增加大口径管体的环刚度，使管材的制造成本明显降低。
本发明所述的复合管选用的弹簧钢丝是碳素弹簧钢丝，该碳素弹簧钢丝的拉伸强度为1800 MPa -2000 MPa，弹性模量是钢带的5倍。
本发明制作所述复合管的设备能将复合管一道工序完成，生产效率比现有技术提高一倍以上，并且有易于操作的优点，同时设备使用寿命长，维修简单等。
附图说明
附图1是本发明所述钢丝脉络塑料复合管结构示意图；附图2是图1中I部放大结构视结构示意图；附图3是本发明所述生产钢丝脉络塑料复合管的设备结构示意图；附图4是图3中II部放大的结构示意图；附图5是图4的A向结构示意图；附图6是图3中III部大结构示意图；附图7是图6中B向结构示意图，图7主要显示第一出胶口15和第二出胶口16位于第二钢丝5和啮合区6的相对位置关系。
具体实施方式
对照附图对本发明做进一步说明。
本发明所述一种钢丝脉络塑料复合管，包括内管壁1和外管壁3，内管壁1和外管壁3之间设置空腔4，内管壁1为一体式管壁，内管壁1嵌入第一钢丝2，内管壁1设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区20，外管壁3设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区6，第一啮合区20和第二啮合区6各有上下两层塑料板带，第二啮合区6两层塑料板带间嵌入第二钢丝5。本发明所述管材内壁的数条第一钢丝2是直接嵌入其中的，第一钢丝2与管材原料同时进入模具内，第一钢丝2直接挤入管材原料内部，使第一钢丝2与管材内壁之间没有任何因连接力或附着力不足而产生的分离现象，数条第一钢丝与管材内壁结合牢固，提高了管材的环刚度，第二钢丝5位于啮合区，是一种降低成本提高环刚度的优先方案。第一钢丝和第二钢丝在不同空间内，形成立体支撑，使其形成脉络状，使管体在壁厚较薄的前提下环刚度达到较高水平。
本发明所述的一种钢丝脉络塑料复合管优选的方案是：第一钢丝2为8-12条，均匀分布在内管壁1，第二钢丝5为2-6条，均布在啮合区6，第一钢丝2和第二钢丝5均采用碳素弹簧钢丝制作。优先碳素弹簧钢制作的钢丝，其弹性模量为900G左右，比钢带弹性模量高4.5-6倍左右，在减少钢材料用量的前提下，能够进一步增加管材的环刚度。
本发明所述的一种钢丝脉络塑料复合管进一步的优选方案是：第一钢丝2和第二钢丝5均为镀铜钢丝，第一钢丝2和第二钢丝5表面覆一薄层聚乙烯胶。
本发明所述的一种钢丝脉络塑料复合管的制备方法，包括下述步骤：
①制备板带挤出机19、胶挤出机17和管材成型机9备用；
②制备第一钢丝分布板12和第二钢丝分布板14，第一钢丝分布板12上分布8-12条钢丝，第二钢丝分布板14上分布2-6条钢丝；
③将板带挤出机19安装在水平工作台或地面的首端，胶挤出机17安装在板带挤出机19的长度方向一侧，胶挤出机17的出胶口高于板带挤出机19的出胶口，管材成型机9安装在胶挤出机17的长度方向末端；第一钢丝分布板12安装在板带挤出机1的上方，使8-12条第一钢丝2同时进入板带挤出机1的模具18内，第二钢丝分布板14安装在胶挤出机17上方，将第二钢丝板14上的第二钢丝5拉至胶挤出机17的出胶口处；
④将第一钢丝分布板12的数条第一钢丝2拉至模具18的进料口内，板带挤出机19挤出板带的同时，将8-12条第一钢丝2同时挤入板带内形成塑钢板带，数条第一钢丝2在塑钢板带的宽度内均匀分布；
⑤塑钢板带前行至管材成型机，被管材成型机9上的塑钢板带缠绕轮螺旋卷成管材的第一圈；
⑥管材的后一圈与前一圈间设置两段啮合区，将啮合区塑料板带表面加热至140℃-150℃；
⑦同时对覆盖在第二钢丝表面的聚乙烯胶加热至140℃--150℃；
⑧胶挤出机17设置第一出胶口15和第二出胶口16，第一出胶口15位于第二出胶口16上方，第一出胶口15挤出的胶覆在第二钢丝5上和第二啮合区6的两塑料板带之间，第二出胶口16挤出的胶覆在第一啮合区20的两塑料板带之间；
⑨塑钢板带前行至管材成型机9处，胶挤出机17的两个出胶口同时挤出胶，管材成型机9转动带动塑钢板带螺旋缠绕将第二钢丝5进入第二啮合区6，形成有内管壁1和外管壁3的管材，管材内管壁1和外管壁3之间设置空腔4，内管壁1嵌入第一钢丝2，内管壁1设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区20，外管壁3设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区6，第一啮合区20和第二啮合区6各有上下两层塑料板带，第二啮合区6两层塑料板带间嵌入第二钢丝5。内管壁1为一体式管壁。
所述模具18内分为上下两部分结构，模具18上下两部分结构之间设置流道11，流道11呈弯曲状，流道11弯曲状下端与模具18下部连接相通，模具18下部结构的水平方向中心线与板带挤出机19出料口的水平方向中心线是同一中心线，流道11弯曲状的上端与模具18上端连接相通，流道11弯曲向上，流道11弯曲向上的中心线与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。本发明所述模具18内部结构除流道11结构以外其它内部均与现有技术相同。脉络塑料复合管内壁里的第一钢丝2为8条，外壁啮合区6内的第二钢丝5为4条。用本发明上述方法制备的钢丝脉络塑料复合管在相同管壁厚度的情况下，环刚度提高70%左右，各工序配合紧凑，它使管材内外壁上的钢丝在一条生产线上一次成型，不需要先制备管材再分布将钢丝将钢丝压入管材内外壁的分拆加工。本发明所述方法减少环境污染，降低制造成本，易于操作，能使第一钢丝2和第二钢丝5分布均匀，钢丝定位准确。本发明方法中所述模具18中的流道11弯曲向上，这种弯曲向上的设计给第一钢丝的引入预留了空间，使流道11中的原料和第一钢丝融合为一体后再向前行走形成带钢丝的塑钢板带。
本发明所述一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，包括板带挤出机19及管材成型机9，板带挤出机19出料口安装模具18，模具18出料口的长度方向一侧安装胶挤出机17，胶挤出机17的出胶口长度方向安装管材成型机9，板带挤出机19上方安装第一钢丝分布板12，胶挤出机17上方安装第二钢丝分布板14，第一钢丝分布板12上的第一钢丝进入模具18内，第二钢丝分布板14上的第二钢丝5进入塑钢板带形成的管材外壁的啮合区6内。模具18内设置流道11，流道11呈弯曲状，流道11弯曲状下端与模具18下部连接相通，流道11弯曲状的上端与模具18上部连接相通。流道11弯曲向上的方向与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。胶挤出机17的出胶口设置第一出胶口15和第二出胶口16，第一出胶口15位于第二出胶口16上方，第一出胶口15出胶方向与胶挤出机17的出胶口的水平方向形成第二夹角，第二夹角a2为15° -35° 。第一钢丝分布板12上分布8-10条第一钢丝，第二钢丝分布板14上分布2-6条第二钢丝。本发明为钢丝脉络塑料复合管提供了专用设备，采用该设备生产的钢丝脉络塑料复合管能使管材内外壁上分布的钢丝间有显著的尺寸间隔和立体支撑效果，这种具有立体分布的钢丝管材能以最少的材料制备的管壁厚度达到高的管材环刚度。本发明所述立体分布钢丝的管材比同等壁厚的各种管材环刚度提高50%-70%左右。本发明所述板带挤出机19和管材成型机9的结构为公知技术。本发明未详述内容均为公知技术。
本发明设备生产的钢丝脉络塑料复合管的生产效率比现有技术提高一倍。
Claims (10)
1.一种钢丝脉络塑料复合管，其特征在于：包括内管壁（1）和外管壁（3），内管壁（1）和外管壁（3）之间设置空腔（4），内管壁（1）为一体式管壁，内管壁（1）嵌入第一钢丝（2），内管壁（1）设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区（20），外管壁（3）设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区（6），第一啮合区（20）和第二啮合区（6）各有上下两层塑料板带，第二啮合区（6）两层塑料板带间嵌入第二钢丝（5）。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝脉络塑料复合管，其特征在于：第一钢丝（2）为8-12条，均匀分布在内管壁（1），第二钢丝（5）为2-6条，均布在啮合区（6），第一钢丝（2）和第二钢丝（5）均采用碳素弹簧钢丝制作。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝脉络塑料复合管，其特征在于：第一钢丝（2）和第二钢丝（5）均为镀铜钢丝，第一钢丝（2）和第二钢丝（5）表面覆一薄层聚乙烯胶。
4.根据权利要求1-3所述的一种钢丝脉络塑料复合管的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
①制备板带挤出机（19）、胶挤出机（17）和管材成型机（9）备用；
②制备第一钢丝分布板（12）和第二钢丝分布板（14），第一钢丝分布板（12）上分布8-12条钢丝，第二钢丝分布板（14）上分布2-6条钢丝；
③将板带挤出机（19）安装在水平工作台或地面的首端，胶挤出机（17）安装在板带挤出机（19）的长度方向一侧，胶挤出机（17）的出胶口高于板带挤出机（19）的出胶口，管材成型机（9）安装在胶挤出机（17）的长度方向末端；第一钢丝分布板（12）安装在板带挤出机（1）的上方，使8-12条第一钢丝（2）同时进入板带挤出机（1）的模具（18）内，第二钢丝分布板（14）安装在胶挤出机（17）上方，将第二钢丝板（14）上的第二钢丝（5）拉至胶挤出机（17）的出胶口处；
④将第一钢丝分布板（12）的数条第一钢丝（2）拉至模具（18）的进料口内，板带挤出机（19）挤出板带的同时，将8-12条第一钢丝（2）同时挤入板带内形成塑钢板带，数条第一钢丝（2）在塑钢板带的宽度内均匀分布；
⑤塑钢板带前行至管材成型机，被管材成型机（9）上的塑钢板带缠绕轮螺旋卷成管材的第一圈；
⑥管材的后一圈与前一圈间设置两段啮合区，将啮合区塑料板带表面加热至140℃-150℃；
⑦同时对覆盖在第二钢丝表面的聚乙烯胶加热至140℃--150℃；
⑧胶挤出机（17）设置第一出胶口（15）和第二出胶口（16），第一出胶口（15）位于第二出胶口（16）上方，第一出胶口（15）挤出的胶覆在第二钢丝（5）上和第二啮合区（6）的两塑料板带之间，第二出胶口（16）挤出的胶覆在第一啮合区（20）的两塑料板带之间；
⑨塑钢板带前行至管材成型机（9）处，胶挤出机（17）的两个出胶口同时挤出胶，管材成型机（9）转动带动塑钢板带螺旋缠绕将第二钢丝（5）进入第二啮合区（6），形成有内管壁（1）和外管壁（3）的管材，管材内管壁（1）和外管壁（3）之间设置空腔（4），内管壁（1）嵌入第一钢丝（2），内管壁（1）设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第一啮合区（20），外管壁（3）设置由塑钢板带螺旋缠绕形成的第二啮合区（6），第一啮合区（20）和第二啮合区（6）各有上下两层塑料板带，第二啮合区（6）两层塑料板带间嵌入第二钢丝（5）。
5.根据权利要求4所述的一种钢丝脉络塑料复合管的制备方法，其特征在于：所述模具（18）分为上下两部分结构，模具（18）上下两部分结构之间设置流道（11），流道（11）呈弯曲状，流道（11）弯曲状下端与模具（18）下部连接相通，模具（18）下部结构的水平方向中心线与板带挤出机（19）出料口的水平方向中心线是同一中心线，流道（11）弯曲状的上端与模具（18）上端连接相通，流道（11）弯曲向上，流道（11）弯曲向上的中心线与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。
6.根据权利要求4所述的一种钢丝脉络塑料复合管的制备方法，其特征在于：脉络塑料复合管内壁里的第一钢丝（2）为8条，外壁啮合区（6）内的第二钢丝（5）为4条。
7.根据权利要求1-3所述的一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，包括板带挤出机（19）及管材成型机（9），其特征在于：板带挤出机（19）出料口安装模具（18），模具（18）出料口的长度方向一侧安装胶挤出机（17），胶挤出机（17）的出胶口长度方向安装管材成型机（9），板带挤出机（19）上方安装第一钢丝分布板（12），胶挤出机（17）上方安装第二钢丝分布板（14），第一钢丝分布板（12）上的第一钢丝进入模具（18）内，第二钢丝分布板（14）上的第二钢丝（5）进入塑钢板带形成的管材外壁的啮合区（6）内。
8.根据权利要求7所述的一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，其特征在于：模具（18）内设置流道（11），流道（11）呈弯曲状，流道（11）弯曲状下端与模具（18）下部连接相通，流道（11）弯曲状的上端与模具（18）上部连接相通。
9.根据权利要求6所述的一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，其特征在于：流道（11）弯曲向上的方向与水平方向形成第一夹角，第一夹角a1为30° -60° 。
10.根据权利要求7所述的一种钢丝脉络塑料复合管的生产设备，其特征在于：胶挤出机（17）的出胶口设置第一出胶口（15）和第二出胶口（16），第一出胶口（15）位于第二出胶口（16）上方，第一出胶口（15）出胶方向与胶挤出机（17）的出胶口的水平方向形成第二夹角，第二夹角a2为15° -35° 。
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